WO2000023694A2 - Method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gases of an internal combustion engine operated with a lean mixture - Google Patents

Method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gases of an internal combustion engine operated with a lean mixture Download PDF

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WO2000023694A2
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Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine with a downstream NO x storage or NOx storage catalytic converter.
  • it relates to a method for optimally controlling the NO x regeneration of the NO x storage catalytic converter and a method for improving nitrogen oxide storage.
  • It also relates to a common rail diesel engine for carrying out the method with an associated exhaust gas cleaning device.
  • NOx storage catalytic converters consist of a conventional 3-way coating, which is expanded by a NO x storage component. They store nitrogen oxides through the formation of nitrate in the lean exhaust gas and convert them into harmless N 2 under reducing conditions in the rich exhaust gas, whereby they are specifically emptied in order to essentially retain their full absorption capacity for nitrogen oxides, which decreases continuously with increasing nitrogen oxide loading in the lean phase.
  • the object of the present invention is to provide a method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine with a downstream NO x storage catalytic converter, which enables the most effective storage of the released nitrogen oxides in the catalytic converter as well as by improving the described NO x regeneration process a catalyst activity that is always sufficiently high for proper functioning of the catalytic converter is ensured without this resulting in a noticeable change in the operating behavior of the internal combustion engine or even in dangerous driving situations.
  • the object is also to create a common rail diesel engine with an associated exhaust gas purification device for carrying out this method. According to the invention, the NO x storage and the storage effectiveness are improved by measures that increase the exhaust gas temperature and / or reduce the mass flow.
  • partial throttling takes place via a throttle valve, a small amount of post-injection additionally being able to contribute to increasing the catalyst temperature.
  • a boost pressure reduction as well as a change in the EGR rate or the exhaust gas recirculation rate and / or a variation in the start of injection / the injection duration of the pre-injection, main injection and post-injection quantity can also be used.
  • the loading state of the NO x storage catalytic converter with nitrogen oxides is determined in a first process step (process step a) and compared with a predetermined maximum permissible nitrogen oxide load corresponding to a just allowed minimum catalytic activity in order to determine the optimal time for carrying out a regeneration to investigate.
  • a check is carried out in a further method step (method step d) to determine whether there is currently a possibility of carrying out a NOx regeneration by adhering to predetermined regeneration parameters. This check can also take place before the admissibility check. If necessary, the required regeneration parameters are set and the regeneration is initiated. Otherwise, process step c.) Is repeated until NO x regeneration is permissible. If necessary, a detected malfunction of one of the safety-relevant components that hinders regeneration is also displayed.
  • the decision about a return to method step a.) Or a return to method step c.) Is preferably made on the basis of the degree of regeneration currently achieved, which is compared with a predetermined degree of regeneration. If this value is undershot, ie if a corresponding nitrogen oxide loading level is exceeded, the catalytic converter is not functioning properly and the regeneration process is initiated by returning to the admissibility check of process step c.). If, on the other hand, the predetermined degree of regeneration is reached or exceeded, a sufficiently high catalytic activity is already ensured by falling below a critical nitrogen oxide load and the process step a.) Is returned to the determination of the optimal time for the next NO x regeneration.
  • the degree of NO x regeneration achieved is determined via the state of loading of the catalyst with nitrogen oxides.
  • the necessary regeneration parameters are set in method step d.) Only after a predetermined first time period and / or after at least a second threshold value for the nitrogen oxide loading has been exceeded, in order to have to intervene as little as possible in the operating behavior of the internal combustion engine.
  • this is additionally provided according to the invention with a throttle valve arranged in front of the intake manifold.
  • An exhaust gas purification device for carrying out the method according to the invention comprises a NOx storage catalytic converter, to which the optimum NO x regeneration temperature is at least one temperature sensor connected upstream or downstream, from whose measured values the actually desired catalyst temperature is determined.
  • the NO x storage catalyst can also preceded by a broadband lambda probe for determining the lambda value and an NO x - be connected downstream of the sensor for determining the NO x emission.
  • Fig. 1 is a flowchart of the NO x regeneration method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a common rail diesel engine with a downstream exhaust gas cleaning device for carrying out the method according to FIG. 1.
  • the starting point for the method according to the invention is the continuous determination of the NO x storage activity or the NO x emission slip, which, in the case of lean operation, is based on the current loading state of the NO x storage catalytic converter, the inflowing NO x raw emission, the exhaust gas or catalyst temperature and the exhaust gas mass flow
  • the raw NO x emission is determined here on the basis of a map from the consumption or from the engine operating points driven (speed n, current injection quantity M_E). It can be corrected via correction fields for the boost pressure, the EGR rate, the throttle valve position as well as the start of the pre-injection and main injection and the duration of the pre-injection.
  • an OBD check on-board diagnosis of the catalytic converter takes place, which essentially consists of monitoring the NO x storage activity to determine any occurrences There are irregularities.
  • the nominal values of the NO x storage efficiency therefore serve as an input signal for the OBD control.
  • Irregularities in the catalyst activity are essentially noticeable through two damage patterns, which can also occur together:
  • Irregularities in the catalyst activity are therefore determined by determining NO x breakthroughs which must exceed a predetermined threshold value in a predetermined time window of approximately 30 s, which, up to a raw NO x emission of approximately 10 g / h, a deviation of approximately 2 g / h between the actual value and corresponds to the target value, while for higher NO x raw emissions it corresponds to a deviation of 20%.
  • At least one advanced NO x regeneration is carried out first by carrying out the method steps described below. If the irregularities persist, at least de-sulfation is additionally initiated, as is the case when the sulfur load is too high.
  • the current driving situation is first checked for compliance with predetermined driving parameters, since such a measure is not permissible in all driving or operating situations.
  • the speed, the load, the load change and the driving speed must be within the specified permissible limits, which must be observed so that NO x regeneration can take place or a regeneration process that has already started is not interrupted or interrupted.
  • the exhaust gas mass flow which is very high especially in turbo engines, can be enriched to a lambda value of less than 1, as is required to carry out NO x regeneration, only in conjunction with high exothermic energy in the exhaust gas, so that no regeneration takes place at speeds of more than approximately 3600 min "1.
  • NO x regeneration is suppressed, since this should only take place during driving at correspondingly high speeds in order to avoid acoustic influences to shift the required partial throttling in driving phases with higher rolling and wind noise, ie higher speeds, and to avoid any undesirable, odor-intensive reaction products that may occur when the vehicle is at a standstill or closed to emit low driving speed.
  • the permissible minimum speed for performing NO x regeneration is limited to approximately 20 km / h.
  • a measure of the load change requests is a change in time of the pedal value transmitter PWG or the PWG speed, which, for example, must not exceed a value of approximately 100% / s.
  • the permissibility of a NO x regeneration in a given driving situation can also be derived from threshold values for the injection quantity, the speed gradient or for a thrust detection or braking signal, the injection quantity, for example, being 10-90% of the maximum value depending on the engine type used. If one or more of these options are not required, they can be taken out of operation by appropriate selection of the threshold values or admissibility limits or by software or hardware switches.
  • the NO x storage catalytic converter always requires a cooling or recovery pause until a renewed regeneration, the duration of which depends on the time, after a de-sulfation or a completely progressing or for the reasons explained below, interrupted or prematurely terminated NO x regeneration
  • the preparation time and the actual regeneration time required to reach the regeneration state are between 30 and 300 s, but in particular between 40 and 60 s.
  • a time function is started by a corresponding abort or end signal, which calculates a variable recovery time depending on the preparation and regeneration time, in which no NO x regeneration is permitted. Before initiating regeneration, compliance with the required recovery period is therefore checked as a further requirement for admissibility.
  • An additional control is carried out via a lambda signal which, in order to ensure a sufficiently rapid oxidation reaction on the pre-catalytic converter and the NO x storage catalytic converter, must not fall below a predetermined lower threshold value which corresponds to the lambda value to be set by engine measures during NO x regeneration.
  • the preparation of the NO x regeneration can first be carried out by motor measures, such as, for example, B.
  • motor measures such as, for example, B.
  • a partial throttling of the internal combustion engine and / or an increase in the EGR rate and / or a reduction in the boost pressure can be initiated quickly.
  • a predetermined lambda threshold value of approximately 1.1-1.6, in particular, however, approximately 1.3-1.5
  • the adjustment speed of the actuators is then increasingly slowed down in order to enable the main injection to be adapted almost torque-neutral.
  • This lambda value depends on the operating point of the engine and can be dynamically corrected using the PWG speed.
  • the post-injection quantity is ramped up in a second stage and its maximum value is regulated in such a way that the lambda value after the engine is the value of the regeneration lambda value of approximately 0.75-0.99, but in particular approximately 0 , 92 - 0.99.
  • the injection point is set so that the post-injection takes place in the expansion stroke after the end of combustion or in the exhaust stroke. If the post-injection takes place during the end of combustion, this energy output must be compensated for by correcting the main injection quantity.
  • the value of the regeneration lambda value can vary over the regeneration time depending on the state of loading of the catalytic converter with nitrogen oxides and sulfur, the exhaust gas flow and the exhaust gas temperature before and after the NO x storage catalytic converter.
  • the pre-injection quantity is increased in a third stage depending on the operating point and damped to a value of about 1 - 50%, but in particular 5 - 20%, of the main injection quantity and at the same time the main injection quantity is dependent on the operating point and withdrawn subdued.
  • the pre-injection time is before the start of ignition in the intake stroke or in the first phase of the compression stroke.
  • the setting of the required regeneration parameters can also only take place after a predetermined period of time has elapsed or after a second threshold value for nitrogen oxide loading has been exceeded, which, for example, corresponds to a loading in which regeneration is urgently required.
  • the loading state of the NO x storage catalytic converter is divided by the threshold values into three characteristic areas in which "regeneration is not necessary", “regeneration is necessary” or “regeneration is urgently necessary”. It is also a combination of both methods or a finer subdivision of the loading condition by using further threshold values.
  • the residual oxygen stored in the NO x storage catalytic converter must first be consumed.
  • the excess of reducing agent that can be used with rich exhaust gas can be calculated from the HC and CO mass flow.
  • the stored nitrogen oxides are then reacted with the excess of reducing agent.
  • the reaction is not completely stoichiometric, but is corrected via the lambda value, the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature before and after the NO x storage catalytic converter.
  • the actual NO x regeneration is achieved by partially throttling the engine, and / or increasing the EGR rate, and / or lowering the boost pressure (taking into account the particle emission), and / or increasing the pre- and post-injection quantity and / or controlled a reduction in the main injection quantity.
  • a change in torque is to be expected, which must be corrected by adapting the main injection quantity without the driver noticing a change in driving behavior.
  • the change in torque can also be corrected only after a certain threshold value has been exceeded.
  • a setpoint torque is first called up using a map.
  • Torque changes as a result of an engine intervention result from deviations in the gas exchange work and through combustion carry-over as a result of other throttle valve and EGR and boost pressure settings.
  • incomplete combustion at very low lambda values as a result of throttling / boost pressure reduction / increase in the EGR rate leads to a correction of the target torque.
  • fuel residues remain in the cylinder, which only burn in the next cycle and are therefore also torque-influencing.
  • a further correction field is added to determine the actual torque.
  • a change in the main injection quantity is only released when a predetermined threshold value of the torque deviation is exceeded.
  • the absolute discharge of the NO x storage catalytic converter possible per unit of time in the rich exhaust gas depends on the available reducing agent supply, ie on the available reducing agent amount and the
  • the regeneration process is also influenced by the loading condition of the catalyst, the NO x and residual oxygen content of the incoming exhaust gas, the temperature of the storage catalyst, the exhaust gas mass flow and the O 2 storage capacity of the washcoat and can be modeled.
  • the CO and HC mass flows in the exhaust gas can be omitted Calculate the start of injection and the duration of the pre-injection, main injection and post-injection as well as the speed and the air mass flow.
  • the NO x regeneration is usually carried out until a predetermined degree of regeneration is reached. Then normal operating conditions are set again and the determination of the loading condition described at the beginning is started again in order to determine the time for the next NO x regeneration.
  • This regular termination of the NO x regeneration is carried out in the reverse order of the NO x regeneration.
  • the pre-injection quantity is ramped back to the normal value in a time-controlled manner, but the rate of change is greater than when the regeneration is carried out.
  • the post-injection can be stopped at the same time without delay, since it has no or at most a minor influence on the combustion process.
  • the throttle valve, the EGR controller and the boost pressure controller are based on the lambda value and the operating point (speed n, current injection quantity M_E). dependent adjustment speed returned to the normal values.
  • a regeneration process that has already started may be terminated prematurely or at least interrupted if the regeneration process is inadmissible due to the current results of the admissibility check already described.
  • the main and pre-injection quantities are immediately set to the normal value and the post-injection is switched off at the same time.
  • the termination of the regeneration process results from a driving speed that is too low, ie a speed of less than approximately 20 km / h
  • the post-injection is only reduced for a certain cycle time.
  • the post-injection is not switched off if the termination of the NO x regeneration is due to an excessive change in load, ie if the time change of the pedal value transmitter PWG exceeds a predetermined threshold value.
  • the throttle valve, the EGR controller and the boost pressure regulator are returned to normal at high speed.
  • Another possibility for a sudden inadmissibility of the NO x regeneration process consists in an excessive thermal load on the NO x storage catalytic converter by exceeding a threshold value for the total regeneration time, which results from the preparatory or necessary to switch from the normal operating state to the regeneration state Heating time and the actual regeneration time required to carry out a regeneration.
  • threshold values for the individual times can also be used.
  • the permissible regeneration time here is approximately a maximum of 5-30 s, but in particular approximately 15 s.
  • the nitrogen oxide loading of the NO x storage catalytic converter and hence its degree of regeneration is determined and compared with a maximum permissible residual loading of about 5 - determined based 15% on the loading condition at the initiation of NO x regeneration. If this value is undershot, the NO x storage catalytic converter has already been regenerated sufficiently well by the preceding regeneration process to be able to ensure proper functioning. In this case, the regeneration process is finally stopped and the time for the next regular NO x regeneration is determined by returning to the continuous determination of the loading state described at the beginning.
  • the interrupted regeneration process is continued after the admissibility requirements have been met again until the predetermined degree of regeneration has been reached.
  • the catalytic converter temperature is maintained here by weakened temperature-maintaining measures and only after a predetermined time period of approximately 10-300 s, in particular, however 30 - 50 s, reduced to normal operating values without meeting the admissibility requirements.
  • the NO x regeneration is considered to have ended when the deviation of the actual lambda value from the normal lambda value lies below a certain threshold value, the lambda value being determined both by measurement using a lambda sensor and by calculation can be.
  • the number of NO x regenerations carried out subsequently is determined after a premature NO x regeneration and / or desulfation based on an irregularity in the catalytic activity determined by the OBD control and a predetermined one Minimum number of consecutive NO x regenerations compared, which is 10-100, but preferably about 20. If a new irregularity in the catalyst activity occurs before this minimum number is reached, a catalyst defect is assumed, which is indicated by an appealing display device.
  • the NO x storage in the storage catalytic converter is promoted by measures that increase the exhaust gas temperature and reduce the exhaust gas mass flow, which leads to a noticeable reduction in nitrogen oxide emissions compared to conventional exhaust gas purification processes.
  • the improvement in NO x storage takes place in particular by increasing the exhaust gas temperature upstream of the NO x storage catalytic converter to a value of more than about 190 ° C. by means of an EGR change, throttling the amount of fresh air by up to 70% and reducing the boost pressure up to towards pure suction operation. These values are corrected via the exhaust gas temperature and the PWG dynamics.
  • the measures are inserted and ground out in a dampened manner. Since the catalysts are still too cold to convert pollutants at these temperatures, post-injection makes no sense. Only thermal measures may be taken.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a for carrying out the regeneration process of the invention and improve the NO x - storage, that is, for effectively reducing the emission of nitrogen oxides suitable common rail diesel engine 10 with an upstream suction tube 12 and a therein built-in throttle valve 14, which is arranged behind charge pressure and temperature sensors (not shown) but in front of an EGR inlet 16 and serves to reduce the air-fuel ratio lambda without torque drops.
  • the throttle valve 14 is controlled either by a pulse width modulated signal with a fixed frequency, which results from the duty cycle of the control, or by a CAN message which describes the position of the throttle valve 14 as a percentage.
  • the idle position of the throttle valve 14 is basically in the “open” position.
  • the definition of which value of the control signal corresponds to which throttle valve position can be set by software.
  • the exhaust gas of the diesel engine 10 passes through an exhaust gas line 18 with an exhaust gas turbocharger 20 into an exhaust gas cleaning device with a pre-catalytic converter 22 and a NO x storage catalytic converter 24.
  • the pre-catalytic converter 22 is preceded by a broadband lambda probe 26 for measuring the lambda value, which additionally or alternatively The lambda value is calculated.
  • a temperature sensor 28 or 30 for monitoring the minimum or maximum permissible regeneration temperature is arranged in front of the NO x storage catalytic converter 24 and after the NO x storage catalytic converter 24.
  • the temperature sensors 28, 30 also serve to monitor what is required for de-sulfation
  • the catalytic activity of the NO x storage catalytic converter 24 can be monitored by comparing the outlet temperature of the exhaust gas flowing out of the NO x storage catalytic converter 24 with the inlet temperature of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 24.
  • the NOx storage catalyst 24 is a NOx sensor 38 downstream for measurement of the nitrogen oxide emissions, which serves for the determination of irregularities in catalyst activity.
  • the measurement signals of the broadband lambda probe 26, the temperature sensors 28, 30 and the NO x sensor 38 are applied via lines 32, 34, 40 to an associated control device 36 for controlling the motor 10.

Abstract

The invention relates to a method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gases of an internal combustion engine operating with a lean mixture and having a downstream NOx accumulation catalyst, wherein NOx accumulation is favored by measures aimed at increasing exhaust gas temperature and/or decreasing mass flow rate and NOx regeneration of the catalyst is controlled in such a way that optimal exhaust gas purification is achieved. In order to control NOx regeneration, the charging state of the catalyst with nitrogen oxide is determined and/or catalyst activity is monitored by means of an onboard diagnosis system. If maximum acceptable charging is surpassed or irregularities in catalyst activity are encountered, reliability of NOx regeneration is initially verified by checking whether safety-relevant components are functioning properly and/or whether the actual driving situation complies with predetermined driving parameters. A test is also carried out to determine whether it is possible to carry out NOx regeneration by complying with predetermined regeneration parameters. If reliability requirements are met, the necessary regeneration parameters are optionally regulated and NOx regeneration is initiated and carried out until a predetermined degree of regeneration is achieved or the results of the reliability tests show that the regeneration process should be aborted or interrupted. In this case, NOx regeneration is resumed depending on the degree of regeneration already achieved once reliability requirements are met or the process is repeated by returning to the above-mentioned step of the process in a similar way as when the regeneration process is normally ended. In view of the fact that the inventive method is particularly suitable for common rail diesel engines, the invention also describes a common rail diesel engine for the implementation of the inventive method that comprises a corresponding exhaust gas purification device.

Description

Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen Process for nitrogen oxide reduction in the exhaust gas of a lean-fueled
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen Brennkraftmaschine mit einem nachgeschalteten NOx-Speicher oder NOx-Speicherkatalysator. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur optimalen Steuerung der NOx-Regeneration des NOx-Speicherkatalysators und ein Verfahren zur Verbesserung der Stickoxideinlagerung. Sie betrifft zudem einen Common-Rail- Dieselmotor zur Durchführung des Verfahrens mit einer zugehörigen Abgasreinigungsvorrichtung.The present invention relates to a method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine with a downstream NO x storage or NOx storage catalytic converter. In particular, it relates to a method for optimally controlling the NO x regeneration of the NO x storage catalytic converter and a method for improving nitrogen oxide storage. It also relates to a common rail diesel engine for carrying out the method with an associated exhaust gas cleaning device.
NOx-Speicherkatalysatoren bestehen aus einer üblichen 3-Wege-Beschichtung, die um eine NOx-Speicherkomponente erweitert wird. Sie lagern Stickoxide durch Nitratbildung im mageren Abgas ein und setzen diese unter reduzierenden Bedingungen im fetten Abgas in unschädliches N2 um, wobei sie gezielt entleert werden, um im wesentlichen ihre volle Absorptionsfähigkeit für Stickoxide zurückzuerhalten, die mit zunehmender Stickoxidbeladung in der Magerphase kontinuierlich absinkt.NOx storage catalytic converters consist of a conventional 3-way coating, which is expanded by a NO x storage component. They store nitrogen oxides through the formation of nitrate in the lean exhaust gas and convert them into harmless N 2 under reducing conditions in the rich exhaust gas, whereby they are specifically emptied in order to essentially retain their full absorption capacity for nitrogen oxides, which decreases continuously with increasing nitrogen oxide loading in the lean phase.
Zur Minimierung der Stickoxidemission ist daher sowohl eine möglichst effektive Einlagerung der Stickoxide in den Katalysator als auch eine rechtzeitige und wirkungsvolle Regeneration des beladenen Katalysators durch intermittierendes Absenken des Lambda-Wertes in den fetten Betriebsbereich erforderlich.To minimize nitrogen oxide emissions, it is therefore necessary to store the nitrogen oxides in the catalyst as effectively as possible and to regenerate the loaded catalyst in a timely and effective manner by intermittently lowering the lambda value into the rich operating range.
Besondere Probleme treten hierbei bei Dieselmotoren auf, da diese üblicherweise nicht mit λ < 1 laufen. Bei dieser Art von Brennkraftmaschinen sind daher besondere motorische Maßnahmen (wie u.a. eine Androsselung ohne Drehmomenteneinbruch) zur NOx-Regeneration erforderlich, die zu einer unerwünschten Veränderung des Fahrverhaltens führen können. Zudem ist bei dieseltypischen Abgastemperaturen von unter 200 °C eine NOx-Regeneration nicht möglich. Außerdem ist nur eine unzureichende NOx-Einlagerung festzustellen. Überdies verursachen auch hohe Abgasmassenströme Probleme bei der NOx-Speichereffizienz.Particular problems arise with diesel engines, since they usually do not run with λ <1. This type of internal combustion engine therefore requires special motor measures (such as throttling without a drop in torque) for NO x regeneration, which can lead to an undesirable change in driving behavior. Moreover, in typical diesel exhaust temperatures below 200 ° C, a NO x regeneration is not possible. Besides, there is only one inadequate NO x storage. In addition, high exhaust gas mass flows also cause problems with NO x storage efficiency.
Zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen Brennkraftmaschine wird in der deutschen Patentanmeldung 197 16275.4 ein Steuerungsverfahren für die NOx- Regeneration eines zugeordneten NOx-Speicherkatalysators beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst der Beladungszustand des Katalysators bestimmt und mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Bei Überschreitung dieses Wertes wird geprüft, ob die Betriebsbedingungen und die Fahrsituation eine NOx-Regeneration zulassen. Wenn dies der Fall ist, wird die erforderliche Regeneration eingeleitet, während andernfalls so lange damit gewartet wird, bis die Betriebsbedingungen und die Fahrsituation dies erlauben oder ein zweiter Schwellenwert für die Stickoxidbeladung des Katalysators überschritten wird. Nun wird durch gezielte Veränderung der Betriebsbedingungen eine Regeneration eingeleitet und so lange durchgeführt, bis der Beladungszustand des Katalysators den ersten Schwellenwert unterschreitet. Falls die Fahrsituation dies jedoch nicht erlaubt, unterbleibt die Einleitung der Regeneration oder eine bereits begonnene Regeneration wird vorzeitig abgebrochen, um zu gewährleisten, daß keine gefährlichen Betriebssituationen eintreten können. Ein abgebrochener Regenerationsvorgang wird erst dann wieder aufgenommen, wenn auf Grund der aktuellen Fahrsituation keine Bedenken gegen die Durchführung einer solchen Maßnahme mehr bestehen. Maßnahmen zur Verbesserung der NOx-Einlagerung sind der genannten Patentanmeldung nicht zu entnehmen.In order to reduce nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine, a control method for the NO x regeneration of an associated NO x storage catalytic converter is described in German patent application 197 16275.4. In this method, the loading state of the catalytic converter is first determined and compared with a predetermined threshold value. If this value is exceeded, it is checked whether the operating conditions and the driving situation permit NO x regeneration. If this is the case, the necessary regeneration is initiated, while otherwise it is waited until the operating conditions and the driving situation allow it or until a second threshold value for the nitrogen oxide loading of the catalytic converter is exceeded. Regeneration is then initiated by deliberately changing the operating conditions and carried out until the loading state of the catalytic converter falls below the first threshold value. However, if the driving situation does not allow this, regeneration is not initiated or regeneration that has already started is terminated prematurely to ensure that no dangerous operating situations can occur. An aborted regeneration process will only be resumed if, due to the current driving situation, there are no longer any concerns about the implementation of such a measure. Measures to improve NO x storage are not apparent from the patent application mentioned.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen Brennkraftmaschine mit einem nachgeschalteten NOx-Speicherkataiysator, das sowohl eine möglichst effektive Einlagerung der freiwerdenden Stickoxide in den Katalysator ermöglicht als auch durch Verbesserung des beschriebenen NOx-Regenerationsverfahrens eine für eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Katalysators stets ausreichend hohe Katalysatoraktivität gewährleistet, ohne daß es hierbei zu einer spürbaren Veränderung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine oder gar zu gefährlichen Fahrsituationen kommt. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung eines Common-Rail-Dieselmotors mit einer zugehörigen Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die NOx-Einlagerung und die Speichereffektivität werden erfindungsgemäß durch abgastemperatursteigernde und/oder massenstromsenkende Maßnahmen verbessert. Insbesondere erfolgt im Schwachlastbereich eine Teillastandrosselung über eine Drosselklappe, wobei zusätzlich eine geringe Nacheinspritzmenge zur Steigerung der Katalysatortemperatur beitragen kann. Bei höheren Lasten kann auch eine Ladedrucksenkung sowie eine Veränderung der EGR-Rate oder der Abgasrückführungsrate und/oder eine Variation des Spritzbeginns/ der Spritzdauer der Vor-, Haupt- und Nacheinspritzmenge zum Einsatz kommen. Durch Halten einer Mindesttemperatur von etwa 190 - 200 °C im NOx-Speicherkatalysator- Vorlauf werden auch die Möglichkeiten zur Durchführung einer NOx-Regeneration deutlich erweitert.The object of the present invention is to provide a method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine with a downstream NO x storage catalytic converter, which enables the most effective storage of the released nitrogen oxides in the catalytic converter as well as by improving the described NO x regeneration process a catalyst activity that is always sufficiently high for proper functioning of the catalytic converter is ensured without this resulting in a noticeable change in the operating behavior of the internal combustion engine or even in dangerous driving situations. The object is also to create a common rail diesel engine with an associated exhaust gas purification device for carrying out this method. According to the invention, the NO x storage and the storage effectiveness are improved by measures that increase the exhaust gas temperature and / or reduce the mass flow. In particular, in the low-load range, partial throttling takes place via a throttle valve, a small amount of post-injection additionally being able to contribute to increasing the catalyst temperature. At higher loads, a boost pressure reduction as well as a change in the EGR rate or the exhaust gas recirculation rate and / or a variation in the start of injection / the injection duration of the pre-injection, main injection and post-injection quantity can also be used. By maintaining a minimum temperature of around 190-200 ° C in the NO x storage catalyst flow, the possibilities for carrying out a NO x regeneration are also significantly expanded.
Bei dem erfindungsgemäßen NOx-Regenerationsverfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt (Verfahrensschritt a) der Beladungszustand des NOx- Speicherkatalysators mit Stickoxiden bestimmt und mit einer einer gerade noch zulässigen minimalen Katalysatoraktivität entsprechenden vorbestimmten maximal zulässigen Stickoxidbeladung verglichen, um den optimalen Zeitpunkt zur Durchführung einer Regeneration zu ermitteln.In the NO x regeneration process according to the invention, the loading state of the NO x storage catalytic converter with nitrogen oxides is determined in a first process step (process step a) and compared with a predetermined maximum permissible nitrogen oxide load corresponding to a just allowed minimum catalytic activity in order to determine the optimal time for carrying out a regeneration to investigate.
Zur Feststellung einer Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität erfolgt zudem eine OBD- Kontrolle (OBD = On-Board-Diagnose) des NOx-Speicherkatalysators (Verfahrensschritt b.).In order to determine an irregularity in the catalyst activity, an OBD check (OBD = on-board diagnosis) of the NO x storage catalyst is also carried out (method step b.).
Bei Feststellung einer Unregelmäßigkeit oder bei Überschreitung der zulässigen Katalysatorbeladung erfolgt dann zunächst eine Überprüfung der Zulässigkeit einer NOx- Regeneration, um unerwünschte oder gar gefährliche Betriebsbedingungen oder Fahrsituationen zu vermeiden. Hierbei werden sicherheitsrelevante Bauteile auf ordnungsgemäße Funktionsweise und/oder die aktuelle Fahrsituation auf Einhaltung vorbestimmter Fahrparameter überprüft (Verfahrensschritt c).If an irregularity is found or if the permissible catalyst load is exceeded, the admissibility of a NO x regeneration is first checked in order to avoid undesirable or even dangerous operating conditions or driving situations. Here, safety-relevant components are checked for proper functioning and / or the current driving situation for compliance with predetermined driving parameters (method step c).
Gleichzeitig mit der Zulässigkeitsüberprüfung oder im Anschluß daran erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt (Verfahrensschritt d) eine Überprüfung, ob durch Einhaltung vorbestimmter Regenerationsparameter aktuellerweise eine Möglichkeit zur Durchführung einer NOx-Regeneration gegeben ist. Diese Überprüfung kann auch bereits vor der Zulässigkeitsüberprüfung erfolgen. Gegebenenfalls werden die erforderlichen Regenerationsparameter eingestellt und die Regeneration wird eingeleitet. Ansonsten erfolgt eine Wiederholung des Verfahrensschrittes c.) bis zur Zulässigkeit einer NOx-Regeneration. Gegebenenfalls wird auch eine die Durchführung einer Regeneration behindernde festgestellte Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile angezeigt.Simultaneously with the admissibility check or afterwards, a check is carried out in a further method step (method step d) to determine whether there is currently a possibility of carrying out a NOx regeneration by adhering to predetermined regeneration parameters. This check can also take place before the admissibility check. If necessary, the required regeneration parameters are set and the regeneration is initiated. Otherwise, process step c.) Is repeated until NO x regeneration is permissible. If necessary, a detected malfunction of one of the safety-relevant components that hinders regeneration is also displayed.
Wenn die NOx-Regeneration sowohl zulässig als auch möglich ist, wird der NOx- Speicherkatalysator schließlich in einem letzten Verfahrensschritt e.) bis zum Erreichen eines vorbestimmten Regenerationsgrades regeneriert. Im Anschluß daran werden die normalen Betriebsbedingungen wieder eingestellt und es erfolgt eine Rückkehr zum dem Verfahrensschritt a.).Storing catalyst finally regenerated in a last method step e) until a predetermined degree of regeneration - if the NOx regeneration is both permitted as possible of the NO x.. Subsequently, the normal operating conditions are set again and there is a return to step a.).
Falls die aktuellen Ergebnisse der auch bei Durchführung der Verfahrensschritte d.) und e.) andauernden Zulässigkeitsüberprüfung des Verfahrensschrittes c.) dies erfordern, erfolgt bei erkannter Unzulässigkeit des Regenerationsvorgangs jedoch ein vorzeitiger Abbruch oder zumindest eine Unterbrechung der NOx-Regeneration und eine Rückkehr zum Verfahrensschritt a.) oder c). Gegebenenfalls wird auch eine festgestellte Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile angezeigt.If the current results of the admissibility check of procedural step c.), Which also persists when performing procedural steps d.) And e.), This will result in a premature termination or at least an interruption of the NO x regeneration and a return to the recognized inadmissibility of the regeneration process Process step a.) Or c). If applicable, a detected malfunction of one of the safety-relevant components is also displayed.
Die Entscheidung über eine Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) oder einer Rückkehr zu dem Verfahrensschritt c.) erfolgt vorzugsweise anhand des aktuellerweise bereits erreichten Regenerationsgrades, der mit einem vorbestimmten Regenerationsgrad verglichen wird. Bei Unterschreitung dieses Wertes, d. h. bei Überschreitung eines entsprechenden Stickoxidbeladungsgrades, wird von einer nicht ausreichenden Funktionsfähigkeit des Katalysators ausgegangen und es wird durch Rückkehr zu der Zulässigkeitsüberprüfung des Verfahrensschrittes c.) eine Fortsetzung des Regenerationsvorgangs eingeleitet. Beim Erreichen oder beim Überschreiten des vorbestimmten Regenerationsgrades hingegen ist durch Unterschreitung einer kritischen Stickoxidbeladung bereits eine ausreichend hohe katalytische Aktivität gewährleistet und es erfolgt eine Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) zur Ermittlung des optimalen Zeitpunktes für die nächste NOx-Regeneration. Der erreichte NOx-Regenerationsgrad wird über den Beladungszustand des Katalysators mit Stickoxiden bestimmt. Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt die Einstellung der erforderlichen Regenerationsparameter in dem Verfahrensschritt d.) erst nach Ablauf einer vorbestimmten ersten Zeitspanne und/oder nach Überschreitung zumindest eines zweiten Schwellenwertes für die Stickoxidbeladung, um möglichst wenig in das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine eingreifen zu müssen.The decision about a return to method step a.) Or a return to method step c.) Is preferably made on the basis of the degree of regeneration currently achieved, which is compared with a predetermined degree of regeneration. If this value is undershot, ie if a corresponding nitrogen oxide loading level is exceeded, the catalytic converter is not functioning properly and the regeneration process is initiated by returning to the admissibility check of process step c.). If, on the other hand, the predetermined degree of regeneration is reached or exceeded, a sufficiently high catalytic activity is already ensured by falling below a critical nitrogen oxide load and the process step a.) Is returned to the determination of the optimal time for the next NO x regeneration. The degree of NO x regeneration achieved is determined via the state of loading of the catalyst with nitrogen oxides. In a preferred method variant, the necessary regeneration parameters are set in method step d.) Only after a predetermined first time period and / or after at least a second threshold value for the nitrogen oxide loading has been exceeded, in order to have to intervene as little as possible in the operating behavior of the internal combustion engine.
Weitere bevorzugte Verfahrensvarianten sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.Further preferred process variants can be found in the associated subclaims.
Um das Verfahren bei einem Common-Rail-Dieselmotor anwenden zu können, wird dieser erfindungsgemäß zusätzlich mit einer vor dem Ansaugkrümmer angeordneten Drosselklappe versehen.In order to be able to use the method with a common rail diesel engine, this is additionally provided according to the invention with a throttle valve arranged in front of the intake manifold.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt einen NOx-Speicherkatalysator, dem zur Bestimmung der optimalen NOx- Regenerationstemperatur zumindest je ein Temperaturfühler vorgeschaltet bzw. nachgeschaltet ist, aus deren Meßwerten die eigentlich gewünschte Katalysatortemperatur bestimmt wird. Dem NOx-Speicherkatalysator kann zudem eine Breitbandlambdasonde zur Bestimmung des Lambda-Wertes vorgeschaltet und ein NOx- Sensor zur Bestimmung der NOx-Emission nachgeschaltet sein.An exhaust gas purification device for carrying out the method according to the invention comprises a NOx storage catalytic converter, to which the optimum NO x regeneration temperature is at least one temperature sensor connected upstream or downstream, from whose measured values the actually desired catalyst temperature is determined. The NO x storage catalyst can also preceded by a broadband lambda probe for determining the lambda value and an NO x - be connected downstream of the sensor for determining the NO x emission.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahren und der genannten Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the method according to the invention and the devices mentioned for carrying out this method result not only from the associated claims — individually and / or in combination — but also from the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the associated drawings. The drawings show:
Fig. 1 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen NOx-Regenerationsverfahrens undFig. 1 is a flowchart of the NO x regeneration method according to the invention and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Common-Rail-Dieselmotors mit einer nachgeschalteten Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 1. Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren ist die kontinuierliche Bestimmung der NOx-Speicheraktivität oder des NOx-Emissionsschlupfs, der bei magerer Betriebsweise anhand des aktuellen Beladungszustandes des NOx-Speicherkatalysators, der anströmenden NOx-Rohemission, der Abgas- oder Katalysatortemperatur und des Abgasmassenstroms bestimmt wird Die NOx-Rohemission wird hierbei anhand eines Kennfeldes aus dem Verbrauch oder aus den gefahrenen Motorbetriebspunkten (Drehzahl n, aktuelle Einspritzmenge M_E) bestimmt. Sie kann über Korrekturfelder für den Ladedruck, die EGR-Rate, die Drosselkiappenstellung sowie den Beginn der Vor- und Haupteinspritzung und die Dauer der Voreinspritzung korrigiert werden.FIG. 2 shows a schematic illustration of a common rail diesel engine with a downstream exhaust gas cleaning device for carrying out the method according to FIG. 1. The starting point for the method according to the invention is the continuous determination of the NO x storage activity or the NO x emission slip, which, in the case of lean operation, is based on the current loading state of the NO x storage catalytic converter, the inflowing NO x raw emission, the exhaust gas or catalyst temperature and the exhaust gas mass flow The raw NO x emission is determined here on the basis of a map from the consumption or from the engine operating points driven (speed n, current injection quantity M_E). It can be corrected via correction fields for the boost pressure, the EGR rate, the throttle valve position as well as the start of the pre-injection and main injection and the duration of the pre-injection.
Da die katalytische Aktivität und damit die Funktionstüchtigkeit des Katalysators, wie bereits erwähnt wurde, mit steigender Stickoxidbeladung allmählich absinkt, wird zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des Katalysators bei Überschreitung eines einer maximal zulässigen Stickoxidbeladung bzw. bei Unterschreitung eines einer minimal zulässigen Katalysatoraktivität entsprechenden vorbestimmten Schwellenwertes eine NOx-Regeneration als erforderlich erachtet und es werden die hierfür erforderlichen Maßnahmen in Form der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte ergriffen.Since the catalytic activity and thus the functionality of the catalytic converter, as already mentioned, gradually decreases with increasing nitrogen oxide loading, one is required to ensure proper functioning of the catalytic converter if a maximum permissible nitrogen oxide loading or a predetermined threshold value corresponding to a minimum permissible catalytic activity is undershot NO x regeneration is considered necessary and the measures required for this are taken in the form of the method steps described below.
Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Betriebsweise des NOx- Speicherkatalysators findet zudem ergänzend zu der Bestimmung des Beladungszustandes eine OBD-Kontrolle (OBD = On-Board-Diagnose) des Katalysators statt, die im wesentlichen aus einer Überwachung der NOx-Speicheraktivität zur Feststellung eventuell auftretender Unregelmäßigkeiten besteht. Die Soll-Werte der NOx- Speichereffizienz dienen daher als Eingangssignal für die OBD-Kontrolle.To ensure proper operation of the NO x storage catalytic converter, in addition to the determination of the loading condition, an OBD check (OBD = on-board diagnosis) of the catalytic converter takes place, which essentially consists of monitoring the NO x storage activity to determine any occurrences There are irregularities. The nominal values of the NO x storage efficiency therefore serve as an input signal for the OBD control.
Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität machen sich im wesentlichen durch zwei Schädigungsbilder bemerkbar, die auch gemeinsam auftreten können:Irregularities in the catalyst activity are essentially noticeable through two damage patterns, which can also occur together:
■ Nach einer NOx-Regeneration wird zunächst eine gute NOx-Einlagerung gemessen, die Sättigung setzt jedoch schneller und stärker als berechnet ein.■ After NO x regeneration, good NO x storage is measured first, but the saturation sets in faster and more strongly than calculated.
■ Nach einer NOx-Regeneration wird ein stärkerer NOx-Durchbruch gemessen als nach den Berechnungen zu erwarten ist. Bei Belegung oder Zerstörung der Edelmetallkomponenten des Katalysators ist neben der abnehmenden NOx-Aktivität auch mit einer Minderung der HC\ CO" und Partikelkonvertierung zu rechnen, so daß ein Abgleich der berechneten mit der gemessenen NOx-Speichereffizienz zur Katalysatordiagnose ausreicht. Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität werden daher durch Bestimmung von NOx- Durchbrüchen ermittelt, die in einem vorbestimmten Zeitfenster von etwa 30 s einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten müssen, der bis zu einer NOx-Rohemission von etwa 10 g/h einer Abweichung von etwa 2 g/h zwischen Istwert und Sollwert entspricht, während er bei höheren NOx-Rohemissionen einer Abweichung von 20 % entspricht.■ After a NOx regeneration, a stronger NO x breakthrough is measured than is to be expected according to calculations. If the precious metal components of the catalyst are occupied or destroyed, in addition to the decreasing NO x activity, a reduction in the HC \ CO " and particle conversion must also be expected, so that a comparison of the calculated and the measured NO x storage efficiency is sufficient for catalyst diagnosis. Irregularities in the catalyst activity are therefore determined by determining NO x breakthroughs which must exceed a predetermined threshold value in a predetermined time window of approximately 30 s, which, up to a raw NO x emission of approximately 10 g / h, a deviation of approximately 2 g / h between the actual value and corresponds to the target value, while for higher NO x raw emissions it corresponds to a deviation of 20%.
Nach Feststellung einer solchen Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität wird unter Durchführung der nachfolgenden beschriebenen Verfahrensschritte zunächst zumindest eine vorgezogene NOx-Regeneration durchgeführt. Bei Fortbestehen der Unregelmäßigkeiten wird zudem , wie bei einer zu hohen Schwefelbeladung auch, zusätzlich zumindest noch eine De-Sulfatierung eingeleitet.After such an irregularity in the catalyst activity has been determined, at least one advanced NO x regeneration is carried out first by carrying out the method steps described below. If the irregularities persist, at least de-sulfation is additionally initiated, as is the case when the sulfur load is too high.
Zur Durchführung einer vorgezogenen oder regulären NOx-Regeneration wird zunächst die aktuelle Fahrsituation auf Einhaltung vorbestimmter Fahrparameter überprüft, da eine solche Maßnahme nicht bei allen Fahr- oder Betriebssituationen zulässig ist. Insbesondere die Drehzahl, die Last, die Laständerung und die Fahrgeschwindigkeit müssen hierbei innerhalb vorgegebener Zulässigkeitsgrenzen liegen, die eingehalten werden müssen, damit eine NOx-Regeneration erfolgen kann oder ein bereits begonnener Regenerationsvorgang nicht unterbrochen oder abgebrochen wird.To carry out an advanced or regular NO x regeneration, the current driving situation is first checked for compliance with predetermined driving parameters, since such a measure is not permissible in all driving or operating situations. In particular, the speed, the load, the load change and the driving speed must be within the specified permissible limits, which must be observed so that NO x regeneration can take place or a regeneration process that has already started is not interrupted or interrupted.
Bei sehr hohen Drehzahlen oder Lasten ist eine Anfettung des insbesondere bei Turbomotoren sehr hohen Abgasmassenstroms auf einen Lambda-Wert von weniger als 1 , wie er zur Durchführung einer NOx-Regeneration erforderlich ist, nur in Verbindung mit hoher Exothermie im Abgas möglich, so daß bei Drehzahlen von mehr als etwa 3600 min"1 keine Regeneration erfolgt. Auch bei Drehzahlen von weniger als etwa 1200 min "1 wird eine NOx-Regeneration unterdrückt, da diese nur während des Fahrbetriebs mit entsprechend hohen Drehzahlen erfolgen soll, um akustische Einflüsse durch die erforderliche Teilandrosselung in Fahrphasen mit höheren Abroll- und Windgeräuschen, d. h. höhere Geschwindigkeiten, zu verlagern und um eventuell auftretende, unerwünschte geruchsintensive Reaktionsprodukte nicht im Stillstand oder bei zu ge nger Fahrgeschwindigkeit zu emittieren. Aus diesem Grund wird auch die zulässige Mindestgeschwindigkeit zur Durchführung einer NOx-Regeneration auf etwa 20 km/h begrenzt.At very high speeds or loads, the exhaust gas mass flow, which is very high especially in turbo engines, can be enriched to a lambda value of less than 1, as is required to carry out NO x regeneration, only in conjunction with high exothermic energy in the exhaust gas, so that no regeneration takes place at speeds of more than approximately 3600 min "1. Even at speeds of less than approximately 1200 min " 1 , NO x regeneration is suppressed, since this should only take place during driving at correspondingly high speeds in order to avoid acoustic influences to shift the required partial throttling in driving phases with higher rolling and wind noise, ie higher speeds, and to avoid any undesirable, odor-intensive reaction products that may occur when the vehicle is at a standstill or closed to emit low driving speed. For this reason, the permissible minimum speed for performing NO x regeneration is limited to approximately 20 km / h.
Zur Vermeidung gefährlicher Fahrsituationen wird auch bei abrupten Laständerungswünschen keine NOx-Regeneration zugelassen. Als Maß für die Laständerungswünsche dient hierbei eine zeitliche Veränderung des Pedalwertgebers PWG oder die PWG-Geschwindigkeit , die beispielsweise einen Wert von etwa 100 %/s nicht überschreiten darf.To avoid dangerous driving situations, NO x regeneration is not permitted even if the load changes suddenly. A measure of the load change requests is a change in time of the pedal value transmitter PWG or the PWG speed, which, for example, must not exceed a value of approximately 100% / s.
Die Zulässigkeit einer NOx-Regeneration bei einer vorgegebenen Fahrsituation kann auch aus Schwellenwerten für die Einspritzmenge, den Drehzahlgradienten oder für ein Schuberkennungs- oder Bremssignal abgeleitet werden, wobei beispielsweise die Einspritzmenge in Abhängigkeit vom verwendeten Motortyp 10 - 90 % des Maximalwertes betragen sollte. Falls eine oder mehrere dieser Möglichkeiten nicht benötigt werden, so können diese durch entsprechende Wahl der Schwellenwerte oder Zulässigkeitsgrenzen oder durch soft- oder hardwaremäßige Schalter außer Betrieb genommen werden.The permissibility of a NO x regeneration in a given driving situation can also be derived from threshold values for the injection quantity, the speed gradient or for a thrust detection or braking signal, the injection quantity, for example, being 10-90% of the maximum value depending on the engine type used. If one or more of these options are not required, they can be taken out of operation by appropriate selection of the threshold values or admissibility limits or by software or hardware switches.
Der NOx-Speicherkatalysator benötigt nach einer De-Sulfatierung oder einer vollständig verlaufenen oder aus den nachstehend noch dargelegten Gründen unterbrochenen oder vorzeitig abgebrochenen NOx-Regeneration stets eine Abkühl- oder Erholungspause bis zur Durchführung einer erneuten Regeneration, deren Dauer abhängig ist von der zum Erreichen des Regenerationszustandes erforderlichen Vorbereitungszeit und der eigentlichen Regenerationsdauer. Typische Zeiten liegen zwischen 30 und 300 s, insbesondere jedoch zwischen 40 und 60 s. Nach Beendigung einer NOx-Regeneration wird daher durch ein entsprechendes Abbruch- oder Endsignal eine Zeitfunktion gestartet, die in Abhängigkeit von der Vorbereitungs- und Regenerationszeit eine variable Erholungszeit errechnet, in der keine NOx-Regeneration zugelassen wird. Vor dem Einleiten einer Regeneration wird daher als weitere Zulässigkeitsvoraussetzung auch die Einhaltung der erforderlichen Erholungsdauer überprüft.The NO x storage catalytic converter always requires a cooling or recovery pause until a renewed regeneration, the duration of which depends on the time, after a de-sulfation or a completely progressing or for the reasons explained below, interrupted or prematurely terminated NO x regeneration The preparation time and the actual regeneration time required to reach the regeneration state. Typical times are between 30 and 300 s, but in particular between 40 and 60 s. After completion of a NO x regeneration, a time function is started by a corresponding abort or end signal, which calculates a variable recovery time depending on the preparation and regeneration time, in which no NO x regeneration is permitted. Before initiating regeneration, compliance with the required recovery period is therefore checked as a further requirement for admissibility.
Da die erforderliche Anfettung des Abgasstroms auf λ < 1 zu einer Anhebung der gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge und damit zu einer Leistungszunahme führen MISSING UPON TIME OF PUBLICATIONSince the required enrichment of the exhaust gas flow to λ <1 leads to an increase in the total amount of fuel injected and thus to an increase in output MISSING UPON TIME OF PUBLICATION
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Eine zusätzliche Kontrolle erfolgt über ein Lambdasignal, das zur Gewährleistung einer hinreichend schnellen Oxidationsreaktion auf dem Vorkatalysator und dem NOx- Speicherkatalysator einen vorbestimmten unteren Schwellenwert nicht unterschreiten darf, der dem durch motorische Maßnahmen einzustellenden Lambda-Wert bei der NOx- Regeneration entspricht.An additional control is carried out via a lambda signal which, in order to ensure a sufficiently rapid oxidation reaction on the pre-catalytic converter and the NO x storage catalytic converter, must not fall below a predetermined lower threshold value which corresponds to the lambda value to be set by engine measures during NO x regeneration.
In Abhängigkeit von dem vor Einleitung der motorischen Maßnahmen vorliegenden Lambda-Wert kann die Vorbereitung der NOx-Regeneration zunächst durch motorische Maßnahmen, wie z. B. eine Teilandrosselung der Brennkraftmaschine und/oder eine Erhöhung der EGR-Rate und/oder eine Senkung des Ladedrucks (unter Beachtung der Partikelemission und Korrektur der Haupteinspritzmenge zur Kompensation eventueller Leistungseinbrüche als Folge der Drosselung), schnell eingeleitet werden. Mit Annäherung an einen vorbestimmten Lambda-Schwellenwert von etwa 1,1 - 1,6, insbesondere jedoch etwa 1 ,3 - 1 ,5, wird dann die Verstellgeschwindigkeit der Aktuatoren zunehmend verlangsamt, um eine annähernd drehmomentneutrale Anpassung der Haupteinspritzung zu ermöglichen. Dieser Lambda-Wert richtet sich nach dem Betriebspunkt des Motors und kann über die PWG-Geschwindigkeit dynamikkorrigiert werden.Depending on the lambda value before the motor measures are initiated, the preparation of the NO x regeneration can first be carried out by motor measures, such as, for example, B. a partial throttling of the internal combustion engine and / or an increase in the EGR rate and / or a reduction in the boost pressure (taking into account the particle emission and correction of the main injection quantity to compensate for any power drops as a result of the throttling), can be initiated quickly. With the approach of a predetermined lambda threshold value of approximately 1.1-1.6, in particular, however, approximately 1.3-1.5, the adjustment speed of the actuators is then increasingly slowed down in order to enable the main injection to be adapted almost torque-neutral. This lambda value depends on the operating point of the engine and can be dynamically corrected using the PWG speed.
Nach Abschluß dieser ersten Stufe wird die Nacheinspritzmenge in einer zweiten Stufe rampenförmig angehoben und ihr Maximalwert so geregelt, daß der Lambda-Wert nach dem Motor den Wert des Regenerations-Lambda-Wertes von etwa 0,75 - 0,99, insbesondere jedoch etwa 0,92 - 0,99, annimmt. Der Einspritzpunkt wird dabei so eingestellt, daß die Nacheinspritzung im Expansionstakt nach Brennende oder im Ausschubtakt erfolgt. Erfolgt die Nacheinspritzung während des Brennendes, so ist diese Energieabgabe durch Korrektur der Haupteinspritzmenge zu kompensieren. Der Wert des Regenerations-Lambda-Wertes kann dabei über die Regenerationszeit in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Katalysators mit Stickoxiden und Schwefel, der Abgasdurchströmung und der Abgastemperatur vor und nach dem NOx- Speicherkatalysator variieren.After completion of this first stage, the post-injection quantity is ramped up in a second stage and its maximum value is regulated in such a way that the lambda value after the engine is the value of the regeneration lambda value of approximately 0.75-0.99, but in particular approximately 0 , 92 - 0.99. The injection point is set so that the post-injection takes place in the expansion stroke after the end of combustion or in the exhaust stroke. If the post-injection takes place during the end of combustion, this energy output must be compensated for by correcting the main injection quantity. The value of the regeneration lambda value can vary over the regeneration time depending on the state of loading of the catalytic converter with nitrogen oxides and sulfur, the exhaust gas flow and the exhaust gas temperature before and after the NO x storage catalytic converter.
Da die NOx-Regeneration überwiegend mit CO als Regenerationsmittel abläuft, wird in einer dritten Stufe die Voreinspritzmenge betriebspunktabhängig und gedämpft auf einen Wert von etwa 1 - 50 %, insbesondere jedoch 5 - 20 %, der Haupteinspritzmenge angehoben und gleichzeitig die Haupteinspritzmenge betriebspunktabhängig und gedämpft zurückgenommen. Der Voreinspritzzeitpunkt liegt hierbei vor Zündbeginn im Ansaugtakt oder in der ersten Phase des Verdichtungstaktes.Since the NO x regeneration mainly takes place with CO as the regeneration agent, the pre-injection quantity is increased in a third stage depending on the operating point and damped to a value of about 1 - 50%, but in particular 5 - 20%, of the main injection quantity and at the same time the main injection quantity is dependent on the operating point and withdrawn subdued. The pre-injection time is before the start of ignition in the intake stroke or in the first phase of the compression stroke.
Um das Fahrverhalten möglichst wenig zu beeinflussen, kann die Einstellung der erforderlichen Regenerationsparameter auch erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne oder nach Überschreitung eines zweiten Schwellenwertes für die Stickoxidbeladung erfolgen, der beispielsweise einer Beladung entspricht, bei der eine Regeneration dringend erforderlich ist. In diesem Fall wird der Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators durch die Schwellenwerte in drei charakteristische Bereiche unterteilt, in denen eine „Regeneration nicht nötig", eine „Regeneration nötig" oder eine „Regeneration dringend nötig" ist. Es ist auch eine Kombination beider Verfahren oder auch eine feinere Unterteilung des Beladungszustandes durch Verwendung weiterer Schwellenwerte denkbar.In order to influence the driving behavior as little as possible, the setting of the required regeneration parameters can also only take place after a predetermined period of time has elapsed or after a second threshold value for nitrogen oxide loading has been exceeded, which, for example, corresponds to a loading in which regeneration is urgently required. In this case, the loading state of the NO x storage catalytic converter is divided by the threshold values into three characteristic areas in which "regeneration is not necessary", "regeneration is necessary" or "regeneration is urgently necessary". It is also a combination of both methods or a finer subdivision of the loading condition by using further threshold values.
Im Zustand „Regeneration nötig" findet dann eine NOx-Regeneration des NOx- Speicherkatalysators nur statt, wenn sowohl die Betriebssituation eine Regeneration erlaubt, d. h., wenn die angegebenen Zulässigkeitsvoraussetzungen erfüllt sind, als auch die erforderlichen Betriebsparameter eingestellt sind und eine Regeneration ermöglichen. Andernfalls wird mit einer Regeneration so lange gewartet, bis der Zustand „Regeneration dringend nötig" erreicht ist. Dann wird jedoch beim Vorliegen der Zulässigkeitsvoraussetzungen durch verschiedene motorische Maßnahmen der genannten Art, die einzeln oder in Kombination erfolgen, auf die Betriebsparameter derart Einfluß genommen, daß eine Regeneration erfolgen kann. Durch diese aus der genannten deutschen Patentanmeldung 197 16275.4 bekannte zweistufige Vorgehensweise wird das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine möglichst wenig beeinflußt.In the "regeneration required" state, NO x regeneration of the NO x storage catalytic converter then only takes place if the operating situation permits regeneration, ie if the specified admissibility requirements are met and the required operating parameters are set and enable regeneration. Otherwise, regeneration is waited until the "regeneration urgently needed" state is reached. Then, however, when the admissibility requirements are met, various motor measures of the type mentioned, which are carried out individually or in combination, influence the operating parameters in such a way that regeneration can take place. The operating behavior of the internal combustion engine is influenced as little as possible by this two-stage procedure known from the aforementioned German patent application 197 16275.4.
Vor Einsetzen der NOx-Regeneration muß zunächst der im NOx-Speicherkatalysator lagernde Restsauerstoff verbraucht werden. Der bei fettem Abgas hierfür nutzbare Reduktionsmittelüberschuß läßt sich aus dem HC- und CO-Massenstrom errechnen. Anschließend werden die gespeicherten Stickoxide mit dem Reduktionsmittelüberschuß umgesetzt. Die Reaktion läuft nicht vollkommen stöchiometrisch ab, sondern wird über den Lambda-Wert, den Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator korrigiert. Die eigentliche NOx-Regeneration wird durch eine Teilandrosselung des Motors, und/oder eine Erhöhung der EGR-Rate, und/oder eine Senkung des Ladedrucks (unter Beachtung der Partikelemission), und/oder eine Anhebung der Vor- und Nacheinspritzmenge und/oder eine Senkung der Haupteinspritzmenge gesteuert.Before the NO x regeneration begins, the residual oxygen stored in the NO x storage catalytic converter must first be consumed. The excess of reducing agent that can be used with rich exhaust gas can be calculated from the HC and CO mass flow. The stored nitrogen oxides are then reacted with the excess of reducing agent. The reaction is not completely stoichiometric, but is corrected via the lambda value, the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature before and after the NO x storage catalytic converter. The actual NO x regeneration is achieved by partially throttling the engine, and / or increasing the EGR rate, and / or lowering the boost pressure (taking into account the particle emission), and / or increasing the pre- and post-injection quantity and / or controlled a reduction in the main injection quantity.
Insbesondere durch die Teilandrosselung ist mit einer Momentenänderung zu rechnen, die durch Anpassung der Haupteinspritzmenge korrigiert werden muß, ohne daß der Fahrer eine Änderung des Fahrverhaltens bemerkt. Die Korrektur der Momentenänderung kann hierbei auch erst nach Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes erfolgen.In particular due to the partial throttling, a change in torque is to be expected, which must be corrected by adapting the main injection quantity without the driver noticing a change in driving behavior. In this case, the change in torque can also be corrected only after a certain threshold value has been exceeded.
Zur Korrektur wird zunächst per Kennfeld ein Sollmoment abgerufen. Momentenänderungen als Folge eines Motoreingriffs ergeben sich durch Abweichungen bei der Ladungswechselarbeit und durch eine Verbrennungsverschleppung infolge anderer Drosselklappen- und EGR- und Ladedruckeinstellungen. Daneben führt eine unvollständige Verbrennung bei sehr niedrigen Lambda-Werten als Folge von Androsselung/Ladedrucksenkung/Anhebung der EGR-Rate zu einer Korrektur des Sollmomentes. Bei sehr hohen Nacheinspritzmengen verbleiben Kraftstoffreste im Zylinder, die erst im nächsten Takt mit verbrennen und somit ebenfalls momentenbeeinflussend sind. Nur zur Applikationserleichterung wird abschließend bei der Ermittlung des tatsächlichen Momentes ein weiteres Korrekturfeld additiv eingeschleift.To correct this, a setpoint torque is first called up using a map. Torque changes as a result of an engine intervention result from deviations in the gas exchange work and through combustion carry-over as a result of other throttle valve and EGR and boost pressure settings. In addition, incomplete combustion at very low lambda values as a result of throttling / boost pressure reduction / increase in the EGR rate leads to a correction of the target torque. With very high post-injection quantities, fuel residues remain in the cylinder, which only burn in the next cycle and are therefore also torque-influencing. Finally, in order to facilitate the application, a further correction field is added to determine the actual torque.
Eine Änderung der Haupteinspritzmenge wird erst freigegeben, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert der Momentenabweichung überschritten wird.A change in the main injection quantity is only released when a predetermined threshold value of the torque deviation is exceeded.
Die pro Zeiteinheit im fetten Abgas mögliche absolute Entladung des NOx- Speicherkatalysators richtet sich nach dem verfügbaren Reduktionsmittelangebot, d. h. nach der verfügbaren Reduktionsmittelmenge und derThe absolute discharge of the NO x storage catalytic converter possible per unit of time in the rich exhaust gas depends on the available reducing agent supply, ie on the available reducing agent amount and the
Reduktionsmittelzusammensetzung im Fetten. Der Regenerationsablauf wird zudem durch den Beladungszustand des Katalysators, den NOx- und Restsauerstoffgehalt des anströmenden Abgases, der Temperatur des Speicherkatalysators, den Abgasmassenstrom sowie die O2-Speicherfähigkeit des Washcoats beeinflußt und kann modellmäßig erfaßt werden. Die CO- und HC-Massenströme im Abgas lassen sich aus dem Spritzbeginn und der Spritzdauer der Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung sowie aus der Drehzahl und dem Luftmassenstrom errechnen.Reducing agent composition in fat. The regeneration process is also influenced by the loading condition of the catalyst, the NO x and residual oxygen content of the incoming exhaust gas, the temperature of the storage catalyst, the exhaust gas mass flow and the O 2 storage capacity of the washcoat and can be modeled. The CO and HC mass flows in the exhaust gas can be omitted Calculate the start of injection and the duration of the pre-injection, main injection and post-injection as well as the speed and the air mass flow.
Die NOx-Regeneration wird üblicherweise bis zum Erreichen eines vorbestimmten Regenerationsgrades durchgeführt. Anschließend werden wieder normale Betriebsbedingungen eingestellt und es wird erneut mit der eingangs beschriebenen Bestimmung des Beladungszustandes begonnen, um den Zeitpunkt für die nächste NOx- Regeneration zu ermitteln.The NO x regeneration is usually carried out until a predetermined degree of regeneration is reached. Then normal operating conditions are set again and the determination of the loading condition described at the beginning is started again in order to determine the time for the next NO x regeneration.
Bei dieser regulären Beendigung der NOx-Regeneration wird in umgekehrter Reihenfolge wie bei der Durchführung der NOx-Regeneration verfahren. Zunächst wird die Voreinspritzmenge zeitgesteuert rampenförmig auf den Normalwert zurückgeführt, wobei jedoch die Änderungsgeschwindigkeit größer ist als bei der Durchführung der Regeneration. Die Nacheinspritzung kann gleichzeitig ohne Verzögerung gestoppt werden, da sie keinen oder allenfalls einen geringen Einfluß auf den Brennverlauf besitzt Zudem werden die Drosselklappe, der EGR-Steller und der Ladedruckregler mit einer vom Lambda-Wert und vom Betriebspunkt (Drehzahl n, aktuelle Einspritzmenge M_E) abhängigen Verstellgeschwindigkeit auf die Normalwerte zurückgeführt.This regular termination of the NO x regeneration is carried out in the reverse order of the NO x regeneration. First, the pre-injection quantity is ramped back to the normal value in a time-controlled manner, but the rate of change is greater than when the regeneration is carried out. The post-injection can be stopped at the same time without delay, since it has no or at most a minor influence on the combustion process. In addition, the throttle valve, the EGR controller and the boost pressure controller are based on the lambda value and the operating point (speed n, current injection quantity M_E). dependent adjustment speed returned to the normal values.
In manchen Fällen kann es jedoch auch zu einem vorzeitigen Abbruch oder zumindest zu einer Unterbrechung eines bereits begonnenen Regenerationsvorgangs kommen, falls dieser aufgrund der aktuellen Ergebnisse der bereits beschriebenen Zulässigkeitsüberprüfung unzulässig sein sollte.In some cases, however, a regeneration process that has already started may be terminated prematurely or at least interrupted if the regeneration process is inadmissible due to the current results of the admissibility check already described.
Beim vorzeitigen Abbruch einer NOx-Regeneration werden Haupt- und Voreinspritzmenge sofort auf den Normalwert gesetzt und gleichzeitig die Nacheinspritzung abgeschaltet. Wenn der Abbruch des Regenerationsvorgangs jedoch aus einer zu geringen Fahrgeschwindigkeit, d. h. einer Geschwindigkeit von weniger als etwa 20 km/h resultiert, wird die Nacheinspritzung für eine bestimmte Taktzeit nur reduziert. Die Nacheinspritzung wird nicht abgeschaltet, wenn der Abbruch der NOx- Regeneration auf eine zu große Laständerung zurückzuführen ist, d. h. wenn die zeitliche Änderung des Pedaiwertgebers PWG einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Drosselklappe, der EGR-Steller und der Ladedruckregler werden in Abhängigkeit vom errechneten oder gemessenen Lambda-Wert mit hoher Geschwindigkeit wieder auf den Normalwert zurückgeführt. Eine andere Möglichkeit für eine plötzliche Unzulässigkeit des NOx- Regenerationsvorgangs besteht in einer zu hohen thermischen Belastung des NOx- Speicherkatalysators durch Überschreitung eines Schwellenwertes für die Regenerations-Gesamtzeit, die sich aus der zum Umschalten vom normalen Betriebszustand in den Regenerationszustand erforderlichen Vorbereitungs- oder Aufheizzeit und aus der zur Durchführung einer Regeneration erforderlichen eigentlichen Regenerationszeit zusammensetzt. Alternativ hierzu können auch Schwellenwerte für die Einzelzeiten verwendet werden. Die zulässige Regenerationsdauer beträgt hierbei etwa maximal 5 - 30 s, insbesondere jedoch etwa 15 s.If a NO x regeneration is terminated prematurely, the main and pre-injection quantities are immediately set to the normal value and the post-injection is switched off at the same time. However, if the termination of the regeneration process results from a driving speed that is too low, ie a speed of less than approximately 20 km / h, the post-injection is only reduced for a certain cycle time. The post-injection is not switched off if the termination of the NO x regeneration is due to an excessive change in load, ie if the time change of the pedal value transmitter PWG exceeds a predetermined threshold value. Depending on the calculated or measured lambda value, the throttle valve, the EGR controller and the boost pressure regulator are returned to normal at high speed. Another possibility for a sudden inadmissibility of the NO x regeneration process consists in an excessive thermal load on the NO x storage catalytic converter by exceeding a threshold value for the total regeneration time, which results from the preparatory or necessary to switch from the normal operating state to the regeneration state Heating time and the actual regeneration time required to carry out a regeneration. Alternatively, threshold values for the individual times can also be used. The permissible regeneration time here is approximately a maximum of 5-30 s, but in particular approximately 15 s.
Nach dem vorzeitigen Abbruch oder einer Unterbrechung des Regenerationsvorgangs wird kontinuierlich die Zulässigkeit einer Regeneration sowie die Möglichkeit zu deren Durchführung weiter überprüft, um, falls erforderlich, den abgebrochenen Regenerationsvorgang durch Weiterführung so bald wie möglich zu beenden, und damit die volle Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators wieder herstellen zu können.After the premature termination or interruption of the regeneration process, the permissibility of a regeneration and the possibility of carrying it out are continuously checked in order, if necessary, to terminate the aborted regeneration process by continuing as soon as possible, and thus the full functionality of the NO x - To be able to restore storage catalyst.
Zudem wird die Stickoxidbeladung des NOx-Speicherkatalysators und damit dessen Regenerationsgrad bestimmt und mit einer maximal zulässigen Restbeladung von etwa 5 - 15 % bezogen auf den Beladungszustand bei Einleitung der NOx-Regeneration bestimmt. Bei Unterschreitung dieses Wertes ist der NOx-Speicherkatalysator durch den vorangegangenen Regenerationsvorgang bereits ausreichend gut regeneriert, um eine ordnungsgemäße Funktionsweise gewährleisten zu können. In diesem Fall wird der Regenerationsvorgang endgültig abgebrochen und es wird durch Rückkehr zu der anfangs beschriebenen kontinuierlichen Bestimmung des Beladungszustandes der Zeitpunkt für die nächste reguläre NOx-Regeneration bestimmt.In addition, the nitrogen oxide loading of the NO x storage catalytic converter and hence its degree of regeneration is determined and compared with a maximum permissible residual loading of about 5 - determined based 15% on the loading condition at the initiation of NO x regeneration. If this value is undershot, the NO x storage catalytic converter has already been regenerated sufficiently well by the preceding regeneration process to be able to ensure proper functioning. In this case, the regeneration process is finally stopped and the time for the next regular NO x regeneration is determined by returning to the continuous determination of the loading state described at the beginning.
Beim Erreichen oder Überschreiten der angegebenen Restbeladung erfolgt hingegen nach erneutem Vorliegen der Zulässigkeitsvoraussetzungen eine Fortführung des unterbrochenen Regenerationsvorgangs bis zum Erreichen des vorbestimmten Regenerationsgrades. Um die zum Erwärmen des Speicherkatalysators eingesetzte Energie möglichst optimal nutzen zu können, wird die Katalysatortemperatur hierbei durch abgeschwächte temperaturerhaltende Maßnahmen beibehalten und erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne von etwa 10 - 300 s, insbesondere jedoch 30 - 50 s, ohne Erfüllung der Zulässigkeitsvoraussetzungen auf normale Betriebswerte abgesenkt.If, on the other hand, the specified residual load is reached or exceeded, the interrupted regeneration process is continued after the admissibility requirements have been met again until the predetermined degree of regeneration has been reached. In order to be able to use the energy used to heat the storage catalytic converter as optimally as possible, the catalytic converter temperature is maintained here by weakened temperature-maintaining measures and only after a predetermined time period of approximately 10-300 s, in particular, however 30 - 50 s, reduced to normal operating values without meeting the admissibility requirements.
Die NOx-Regeneration gilt als beendet, wenn die Abweichung des Ist-Lambda-Wertes vom Normal-Lambda-Wert unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt, wobei der Lambda-Wert sowohl durch eine Messung mittels eines Lambda-Sensors als auch über eine Berechnung bestimmt werden kann.The NO x regeneration is considered to have ended when the deviation of the actual lambda value from the normal lambda value lies below a certain threshold value, the lambda value being determined both by measurement using a lambda sensor and by calculation can be.
Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des NOx- Speicherkatalysators wird nach einer vorgezogenen NOx-Regeneration und/oder De- Sulfatierung auf Grund einer durch die OBD-Kontrolle ermittelten Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität die Anzahl der nachfolgend durchgeführten NOx-Regenerationen bestimmt und mit einer vorbestimmten Mindestanzahl aufeinanderfolgender NOx- Regenerationen verglichen, die 10 - 100, vorzugsweise jedoch etwa 20 beträgt. Beim Auftreten einer erneuten Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität vor Erreichung dieser Mindestanzahl wird von einem Katalysatordefekt ausgegangen, der durch eine ansprechende Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.In order to ensure proper functioning of the NO x storage catalytic converter, the number of NO x regenerations carried out subsequently is determined after a premature NO x regeneration and / or desulfation based on an irregularity in the catalytic activity determined by the OBD control and a predetermined one Minimum number of consecutive NO x regenerations compared, which is 10-100, but preferably about 20. If a new irregularity in the catalyst activity occurs before this minimum number is reached, a catalyst defect is assumed, which is indicated by an appealing display device.
Zwischen den einzelnen Regenerationsvorgängen wird die NOx-Einlagerung in den Speicherkatalysator durch abgastemperatursteigende und abgasmassenstromsenkende Maßnahmen begünstigt, was im Vergleich zu herkömmlichen Abgasreinigungsverfahren zu einer merklichen Verminderung des Stickoxidausstoßes führt. Die Verbesserung der NOx-Einlagerung erfolgt hierbei insbesondere durch eine Steigerung der Abgastemperatur vor dem NOx-Speicherkatalysator auf einen Wert von mehr als etwa 190 °C mittels einer EGR-Änderung, einer Drosselung der Frischluftmenge um bis zu 70 % und eine Ladedrucksenkung bis hin zum reinen Saugbetrieb. Diese Werte werden über die Abgastemperatur und die PWG-Dynamik korrigiert. Es erfolgt ein gedämpftes Einsetzen und Ausschleifen der Maßnahmen. Da die Katalysatoren bei diesen Temperaturen noch zu kalt zur Schadstoffumsetzung sind, macht eine Nacheinspritzung keinen Sinn. Es dürfen nur thermische Maßnahmen ergriffen werden.Between the individual regeneration processes, the NO x storage in the storage catalytic converter is promoted by measures that increase the exhaust gas temperature and reduce the exhaust gas mass flow, which leads to a noticeable reduction in nitrogen oxide emissions compared to conventional exhaust gas purification processes. The improvement in NO x storage takes place in particular by increasing the exhaust gas temperature upstream of the NO x storage catalytic converter to a value of more than about 190 ° C. by means of an EGR change, throttling the amount of fresh air by up to 70% and reducing the boost pressure up to towards pure suction operation. These values are corrected via the exhaust gas temperature and the PWG dynamics. The measures are inserted and ground out in a dampened manner. Since the catalysts are still too cold to convert pollutants at these temperatures, post-injection makes no sense. Only thermal measures may be taken.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens und zur Verbesserung der NOx- Einlagerung, d. h. zur wirkungsvollen Verringerung der Stickoxidemission geeigneten Common-Rail-Dieselmotor 10 mit einem vorgeschalteten Saugrohr 12 und einer darin eingebauten Drosselklappe 14, die hinter nicht dargestellten Ladedruck- und Temperatursensoren aber vor einer EGR-Einleitung 16 angeordnet ist und zur Reduzierung des Luft-Kraftstoffverhältnisses Lambda ohne Drehmomenteneinbrüche dient. Die Ansteuerung der Drosselklappe 14 erfolgt entweder durch ein pulsweitenmoduliert.es Signal mit fester Frequenz, welches sich aus dem Tastverhältnis der Ansteuerung ergibt, oder durch eine CAN-Botschaft, die prozentual die Stellung der Drosselklappe 14 beschreibt. Die Ruhestellung der Drosselklappe 14 ist grundsätzlich in Stellung „offen". Die Definition, welcher Wert des Ansteuersignais welcher Drosselklappenstellung entspricht, ist per Software einstellbar.Fig. 2 shows a schematic representation of a for carrying out the regeneration process of the invention and improve the NO x - storage, that is, for effectively reducing the emission of nitrogen oxides suitable common rail diesel engine 10 with an upstream suction tube 12 and a therein built-in throttle valve 14, which is arranged behind charge pressure and temperature sensors (not shown) but in front of an EGR inlet 16 and serves to reduce the air-fuel ratio lambda without torque drops. The throttle valve 14 is controlled either by a pulse width modulated signal with a fixed frequency, which results from the duty cycle of the control, or by a CAN message which describes the position of the throttle valve 14 as a percentage. The idle position of the throttle valve 14 is basically in the “open” position. The definition of which value of the control signal corresponds to which throttle valve position can be set by software.
Das Abgas des Dieselmotors 10 gelangt über eine Abgasleitung 18 mit einem Abgasturbolader 20 in eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Vorkatalysator 22 und einem NOx-Speicherkatalysator 24. Dem Vorkatalysator 22 ist eine Breitbandlambdasonde 26 zur Messung des Lambda-Wertes vorgeschaltet, die zusätzlich oder alternativ zu einer Berechnung des Lambda-Wertes erfolgt.The exhaust gas of the diesel engine 10 passes through an exhaust gas line 18 with an exhaust gas turbocharger 20 into an exhaust gas cleaning device with a pre-catalytic converter 22 and a NO x storage catalytic converter 24. The pre-catalytic converter 22 is preceded by a broadband lambda probe 26 for measuring the lambda value, which additionally or alternatively The lambda value is calculated.
Vor dem NOx-Speicherkatalysator 24 und nach dem NOx-Speicherkatalysator 24 ist jeweils ein Temperaturfühler 28 bzw. 30 zur Überwachung der minimal bzw. maximal zulässigen Regenerationstemperatur angeordnet. Die Temperaturfühler 28, 30 dienen zudem zur Überwachung des für eine De-Sulfatierung erforderlichenA temperature sensor 28 or 30 for monitoring the minimum or maximum permissible regeneration temperature is arranged in front of the NO x storage catalytic converter 24 and after the NO x storage catalytic converter 24. The temperature sensors 28, 30 also serve to monitor what is required for de-sulfation
Temperaturbereichs sowie zur Steuerung der optimalen NOx-Einlagerung durch temperatursteigernde Maßnahmen. Durch Vergleich der Ausgangstemperatur des aus dem NOx-Speicherkatalysator 24 ausströmende Abgases mit der Eingangstemperatur des in den Katalysator 24 einströmenden Abgases kann die katalytische Aktivität des NOx-Speicherkatalysators 24 überwacht werden.Temperature range and to control the optimal NO x storage by temperature-increasing measures. The catalytic activity of the NO x storage catalytic converter 24 can be monitored by comparing the outlet temperature of the exhaust gas flowing out of the NO x storage catalytic converter 24 with the inlet temperature of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 24.
Dem NOx-Speicherkatalysator 24 ist ein NOx-Sensor 38 zur Messung der Stickoxidemission nachgeschaltet, der zur Bestimmung von Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität dient.The NOx storage catalyst 24 is a NOx sensor 38 downstream for measurement of the nitrogen oxide emissions, which serves for the determination of irregularities in catalyst activity.
Die Meßsignale der Breitbandlambdasonde 26, der Temperaturfühler 28, 30 und des NOx-Sensors 38 liegen über Leitungen 32, 34, 40 an einer zugehörigen Steuereinrichtung 36 zur Steuerung des Motors 10 an. The measurement signals of the broadband lambda probe 26, the temperature sensors 28, 30 and the NO x sensor 38 are applied via lines 32, 34, 40 to an associated control device 36 for controlling the motor 10.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur NOx-Regeneration eines einer mager betriebenen Brennkraftmaschine (10) nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysators (24) mit folgenden Verfahrensschritten:1. Method for NO x regeneration of a NO x storage catalytic converter (24) connected downstream of a lean-burn internal combustion engine (10), with the following method steps:
a) Bestimmung des Beladungszustandes des NOx-Speicherkatalysators (24) mit Stickoxiden und Vergleich der ermittelten Beladungswerte mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert für eine maximal zulässige Stickoxidbeladung und/odera) determining the loading state of the NO x storage catalytic converter (24) with nitrogen oxides and comparing the determined loading values with a predetermined first threshold value for a maximum permissible nitrogen oxide loading and / or
b.) OBD-Kontrolle des NOx-Speicherkatalysators (24) zur Überwachung der Katalysatoraktivität;b.) OBD control of the NO x storage catalyst (24) for monitoring the catalyst activity;
c.)bei Überschreitung des Schwellenwertes oder bei Feststellung einer Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität Überprüfung der Zulässigkeit einer NOx-Regeneration durch Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktionsweise sicherheitsrelevanter Bauteile und/oder Überprüfung der aktuellen Fahrsituation auf Einhaltung vorbestimmter Fahrparameter;c.) If the threshold value is exceeded or if an irregularity in the catalyst activity is determined, checking the permissibility of a NO x regeneration by checking the correct functioning of safety-relevant components and / or checking the current driving situation for compliance with predetermined driving parameters;
d.) Überprüfung, ob durch Einhaltung vorbestimmter Regenerationsparameter die Möglichkeit zur Durchführung einer NOx-Regeneration gegeben ist, gegebenenfalls Einstellung der erforderlichen NOx-Regenerationsparameter und Einleitung der NOx-Regeneration bei Zulässigkeit einer solchen Maßnahme, ansonsten Wiederholung des Verfahrensschrittes c.) und/oder gegebenenfalls Signalisierung einer festgestellten Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile; und e.) Durchführung der NOx-Regeneration bis zum Erreichen eines vorbestimmten NOx-Regenerationsgrades, Einstellung normaler Betriebsbedingungen und Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) oder vorzeitiger Abbruch oder Unterbrechung der NOx-Regeneration , falls die aktuellen Ergebnisse der Zulässigkeitsüberprüfung des Verfahrensschrittes c.) dies erfordern, Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) oder c.) und/oder gegebenenfalls Signalisierung einer festgestellten Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile.d.) Checking whether the maintenance of predetermined regeneration parameters provides the possibility of carrying out a NO x regeneration, possibly setting the required NO x regeneration parameters and initiating the NO x regeneration if such a measure is permissible, otherwise repeating the method step c.) and / or, if appropriate, signaling a detected malfunction of one of the safety-relevant components; and e.) Carrying out the NO x regeneration until a predetermined NO x regeneration degree has been reached, setting normal operating conditions and returning to method step a.) or prematurely terminating or interrupting the NO x regeneration if the current results of the admissibility check of method step c .) this requires returning to method step a.) or c.) and / or possibly signaling a detected malfunction of one of the safety-relevant components.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der erforderlichen Regenerationsparameter bei dem Verfahrensschritt d.) erst nach Ablauf einer vorbestimmten ersten Zeitspanne und/oder nach Überschreitung zumindest eines zweiten Schwellenwertes für die Stickoxidbeladung erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the setting of the required regeneration parameters in method step d.) Takes place only after a predetermined first time period and / or after exceeding at least a second threshold value for the nitrogen oxide loading.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem vorzeitigen Abbruch oder einer Unterbrechung der NOx-Regeneration der Beladungszustand der NOx-Speicherkatalysators (24) mit Stickoxiden bestimmt und bei Unterschreitung eines vorbestimmten Regenerationsgrades, d. h. bei Überschreitung einer vorbestimmten Stickoxidbeladung, durch Rückkehr zu dem Verfahrensschritt c.) eine erneute NOx-Regeneration eingeleitet wird, während beim Erreichen oder bei einer Überschreitung des vorbestimmten Regenerationsgrades eine Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after a premature termination or interruption of the NO x regeneration, the loading state of the NO x storage catalytic converter (24) with nitrogen oxides is determined and if a predetermined degree of regeneration is undershot, ie if a predetermined level is exceeded Nitrogen oxide loading, a return to NO x regeneration is initiated by returning to method step c.), While returning to method step a.) Takes place when the predetermined degree of regeneration is reached or exceeded.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Regenerationsgrad weniger als 5 - 15 % Restbeladung bezogen auf den Beladungszustand bei Einleitung der NOx-Regeneration beträgt.4. The method according to claim 3, characterized in that the predetermined degree of regeneration is less than 5 - 15% residual load based on the loading state when initiation of NO x regeneration.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennkraftmaschine (10) ein Common-Rail-Dieselmotor verwendet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a common rail diesel engine is used as the internal combustion engine (10).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als sicherheitsrelevante Bauteile das Einspritzsystem und/oder die Drosselklappe (14) und/oder der EGR-/Ladedrucksteller überprüft werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection system and / or the throttle valve (14) and / or the EGR / boost pressure controller are checked as safety-relevant components.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrsituation aus einem Schwellenwert für den Pedalwertgeber PWG und/oder der Einspritzmenge und/oder der Drehzahl und/oder einem Schuberkennungssignal und/oder einem Bremssignal und/oder einem Drehzahlgradienten abgeleitet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the driving situation is derived from a threshold value for the pedal value transmitter PWG and / or the injection quantity and / or the speed and / or a thrust detection signal and / or a brake signal and / or a speed gradient.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine NOx-Regeneration nur bei Überschreitung einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit durchgeführt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a NO x regeneration is carried out only when a certain minimum speed is exceeded.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die9. The method according to claim 8, characterized in that the
Mindestgeschwindigkeit 20 km/h beträgt.The minimum speed is 20 km / h.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur in einem bestimmten Drehzahl- oder Lastbereich und in einem bestimmten Bereich von Laständerungswünschen oder der PWG-Geschwindigkeit eine NOx- Regeneration durchgeführt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a NO x regeneration is carried out only in a certain speed or load range and in a certain range of load change requests or the PWG speed.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlbereich 1200 - 3600 min"1 beträgt, während die maximale PWG-Geschwindigkeit < 100 %/s ist.11. The method according to claim 10, characterized in that the speed range 1200 - 3600 min "1 , while the maximum PWG speed is <100% / s.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine NOx-Regeneration nur durchgeführt wird, wenn die Haupteinspritzmenge 10 - 90 % des Maximalwertes beträgt.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a NO x regeneration is only carried out when the main injection quantity is 10 - 90% of the maximum value.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhaltung der erforderlichen Regenerationstemperatur durch Bestimmung der Abgastemperatur vor und/oder nach dem NOx-Speicherkatalysator (24) überwacht wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that compliance with the required regeneration temperature is monitored by determining the exhaust gas temperature before and / or after the NO x storage catalyst (24).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer NOx-Regeneration eine Abgastemperatur von 220 - 500 °C eingestellt wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an exhaust gas temperature of 220-500 ° C is set to carry out a NO x regeneration.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas- oder Katalysatortemperatur durch Einstellung der EGR-Rate und/oder einer Drosselklappe und/oder des Ladedruckstellers, und/oder der Nacheinspritzmenge und/oder des Zeitpunktes der Nacheinspritzung und/oder des Spritzbeginns der Haupteinspritzung gesteuert wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas or catalyst temperature by adjusting the EGR rate and / or a throttle valve and / or the boost pressure regulator, and / or the post-injection quantity and / or the time of the post-injection and / or the start of injection of the main injection is controlled.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einstellen des Regenerationszustandes erforderliche Vorbereitungszeit und die zur Durchführung einer NOx-Regeneration erforderliche Regenerationsdauer bestimmt werden und daß die NOx-Regeneration nach Überschreitung einer vorbestimmten maximal zulässigen Vorbereitungszeit und/oder Regenerationsdauer unterbrochen oder vorzeitig abgebrochen wird.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preparation time required to set the regeneration state and the regeneration time required to carry out a NO x regeneration are determined and that the NO x regeneration after exceeding a predetermined maximum allowable preparation time and / or Regeneration period is interrupted or terminated prematurely.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die maximal zulässige Regenerationsdauer 5 - 30 s beträgt.17. The method according to claim 16, characterized in that the maximum permissible regeneration time is 5 - 30 s.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die maximal zulässige Regenerationsdauer 15 s beträgt.18. The method according to claim 17, characterized in that the maximum permissible regeneration time is 15 s.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer vorbestimmten minimalen Erholungszeit nach einer ordnungsgemäßen Beendigung oder einem vorzeitigen Abbruch bzw. einer Unterbrechung einer NOx-Regeneration keine erneute NOx-Regeneration oder De- Sulfatierung durchgeführt wird.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that no renewed NO x regeneration or desulfation is carried out within a predetermined minimum recovery time after a proper termination or a premature termination or interruption of a NO x regeneration.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Erholungszeit in Abhängigkeit von der zur Einstellung des Regenerationszustandes erforderlichen Vorbereitungszeit und der eigentlichen Regenerationsdauer variabel gewählt wird.20. The method according to claim 19, characterized in that the minimum recovery time is variable depending on the preparation time required to set the regeneration state and the actual regeneration duration.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Erholungszeit 30 - 300 s beträgt. 21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that the minimum recovery time is 30-300 s.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Erholungszeit 40 - 60 s beträgt.22. The method according to claim 21, characterized in that the minimum recovery time is 40-60 s.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatortemperatur nach einer Unterbrechung oder einem vorzeitigen Abbruch der NOx-Regeneration durch abgeschwächte temperaturerhaltende Maßnahmen beibehalten und erst nach Ablauf einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne auf normale Betriebswerte abgesenkt wird.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalyst temperature is maintained after an interruption or a premature termination of the NO x regeneration by weakened temperature-preserving measures and is only reduced to normal operating values after a predetermined second period of time.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte zweite Zeitspanne 10 - 300 s beträgt.24. The method according to claim 23, characterized in that the predetermined second time period is 10-300 s.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte zweite Zeitspanne 30 - 50 s beträgt.25. The method according to claim 24, characterized in that the predetermined second time period is 30 - 50 s.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die NOx-Speicheraktivität oder der NOx-Emissionsschlupf bei magerer Betriebsweise anhand des aktuellen Beladungszustandes des NOx- Speicherkatalysators (24), der ausströmenden NOx-Rohemission, der Abgas- oder Katalysatortemperatur und des Abgasmassenstroms bestimmt wird.26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the NO x storage activity or the NO x emission slip in lean operation based on the current loading state of the NOx storage catalyst (24), the outflowing NO x raw emissions, the exhaust gas or Catalyst temperature and the exhaust gas mass flow is determined.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die NOx- Rohemission anhand eines Kennfeldes aus dem Verbrauch oder den gefahrenen Motorbetriebspunkten (Drehzahl n, aktuelle Einspritzmenge M_E) bestimmt wird.27. The method according to claim 26, characterized in that the NO x - raw emission is determined on the basis of a map from the consumption or the engine operating points driven (speed n, current injection quantity M_E).
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten NOx- Rohemissionswerte über Korrekturfelder für den Ladedruck, die EGR-Rate, die Drosselklappensteliung sowie den Beginn der Vor- und Haupteinspritzung und die Dauer der Voreinspritzung korrigiert werden.28. The method according to claim 27, characterized in that the determined NO x - raw emission values are corrected via correction fields for the boost pressure, the EGR rate, the throttle valve position and the start of the pre-injection and main injection and the duration of the pre-injection.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die NOx-Regeneration durch Teilandrosselung der Brennkraftmaschine (10) und/oder Erhöhung der EGR-Rate und/oder Senkung des Ladedrucks und/oder Anhebung der Vor- und/oder Nacheinspritzmenge und/oder Senkung der Haupteinspritzmenge gesteuert wird.29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the NO x regeneration by partial throttling of the internal combustion engine (10) and / or increasing the EGR rate and / or lowering the boost pressure and / or Raising the pre-injection and / or post-injection quantity and / or lowering the main injection quantity is controlled.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda-Wert in einer ersten Stufe durch Teilandrosselung der Brennkraftmaschine (10) und/oder Erhöhung der EGR-Rate und/oder Senkung des Ladedrucks zunächst auf einen vorbestimmten ersten Lambda-Schwellenwert abgesenkt und dann in einer zweiten Stufe durch Steuerung der Nacheinspritzung auf den endgültigen Regenerations- Lambda-Wert eingestellt wird.30. The method according to claim 29, characterized in that the lambda value in a first stage by partial throttling of the internal combustion engine (10) and / or increasing the EGR rate and / or lowering the boost pressure is first lowered to a predetermined first lambda threshold and is then set in a second stage by controlling the post-injection to the final regeneration lambda value.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Lambda-Schwellenwert 1 ,1 - 1 ,6 beträgt.31. The method according to claim 30, characterized in that the predetermined lambda threshold is 1, 1 - 1, 6.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Lambda-Schwellenwert 1 ,3 - 1 ,5 beträgt.32. The method according to claim 31, characterized in that the predetermined lambda threshold value is 1, 3 - 1, 5.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Regenerations-Lambda-Wert 0,75 bis 0,99 beträgt.33. The method according to any one of claims 30 to 32, characterized in that the predetermined regeneration lambda value is 0.75 to 0.99.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerations- Lambda-Wert 0,92 - 0,99 beträgt.34. The method according to claim 33, characterized in that the regeneration lambda value is 0.92 - 0.99.
35. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinspritzmenge in einer dritten Stufe auf 1 - 50 % der Haupteinspritzmenge angehoben wird.35. The method according to claim 30, characterized in that the pre-injection quantity is increased in a third stage to 1-50% of the main injection quantity.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinspritzmenge auf 5 - 20 % der Haupteinspritzmenge angehoben wird.36. The method according to claim 35, characterized in that the pre-injection quantity is increased to 5 - 20% of the main injection quantity.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auftretende Momentenänderungen durch Steuerung der Haupteinspritzmenge korrigiert werden. 37. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that occurring torque changes are corrected by controlling the main injection quantity.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die38. The method according to claim 37, characterized in that the
Momentenänderungen erst nach Überschreitung eines bestimmten Schwellenwertes korrigiert werden.Torque changes can only be corrected after a certain threshold value has been exceeded.
39. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität hinsichtlich aller Schadstoffe durch Bestimmung von NOx-Durchbrüchen ermittelt werden.39. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that irregularities in the catalyst activity with regard to all pollutants are determined by determining NO x breakthroughs.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die NOx- Durchbrüche in einem bestimmten Zeitfenster einen bestimmten Schwellenwert überschreiten müssen.40. The method according to claim 39, characterized in that the NO x breakthroughs have to exceed a certain threshold value in a certain time window.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert für mehr als 30 s überschritten werden muß.41. The method according to claim 40, characterized in that the threshold value must be exceeded for more than 30 s.
42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert bis zu einer NOx-Rohemission von 10 g/h einer Abweichung von 2 g/h zwischen Istwert und Sollwert entspricht, während er bei höheren NOx- Rohemissionen einer Abweichung von 20 % entspricht.42. The method according to claim 40 or 41, characterized in that the threshold value corresponds to a raw NO x emission of 10 g / h a deviation of 2 g / h between the actual value and the target value, while for higher NO x raw emissions it corresponds to a deviation corresponds to 20%.
43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung einer Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität zumindest eine vorgezogene NOx-Regeneration durchgeführt wird.43. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after detection of an irregularity in the catalyst activity, at least one advanced NO x regeneration is carried out.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zumindest noch eine De-Sulfatierung durchgeführt und danach bei Fortbestehen der Unregelmäßigkeit ein Katalysatordefekt signalisiert wird.44. The method according to claim 43, characterized in that in addition at least a de-sulfation is carried out and thereafter a catalyst defect is signaled if the irregularity persists.
45. Verfahren nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der nach einer vorgezogenen NOx-Regeneration durchgeführten regulären NOx- Regenerationen bestimmt und mit einer vorbestimmten Mindestanzahl aufeinanderfolgender NOx-Regenerationen verglichen wird und daß beim Auftreten einer erneuten Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität vor Erreichung dieser Mindestanzahl ein Katalysatordefekt signalisiert wird. 45. The method of claim 43 or 44, characterized in that the number of of an advanced NOx regeneration carried out regular NO x - determined regenerations and successive to a predetermined minimum number of NO x is compared -Regenerationen and that upon the occurrence of a renewed irregularity in catalyst activity a catalyst defect is signaled before this minimum number is reached.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestanzahl aufeinanderfolgender regulärer NOx-Regenerationen 10 - 100 beträgt.46. The method according to claim 45, characterized in that the minimum number of successive regular NO x regeneration is 10-100.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestanzahl aufeinanderfolgender regulärer NOx-Regenerationen 20 beträgt.47. The method according to claim 46, characterized in that the minimum number of successive regular NO x regenerations is 20.
48. Common-Rail-Dieselmotor (10), dadurch gekennzeichnet, daß zur NOx- Regeneration eines nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysators (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vor dem Ansaugkrümmer eine Drosselklappe (14) angeordnet ist.48. Common rail diesel engine (10), characterized in that a throttle valve (14) is arranged for NOx regeneration of a downstream NO x storage catalytic converter (24) according to one of the preceding claims in front of the intake manifold.
49. Verfahren zur Begünstigung der NOx-Einlagerung in einem einer mager betriebenen Brennkraftmaschine (10) nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator (24) durch abgastemperatursteigemde und/oder massenstromsenkende Maßnahmen.49. Method for favoring the NO x storage in a NOx storage catalytic converter (24) connected downstream of a lean-operated internal combustion engine (10) by measures that increase the exhaust gas temperature and / or reduce the mass flow.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die abgastemperatursteigemden und/oder massenstromsenkenden Maßnahmen eine EGR-Änderung und/oder eine Drosselung der Frischluftmenge um bis zu 70 % und/oder eine Ladedrucksenkung bis hin zum reinen Saugbetrieb umfassen.50. The method according to claim 49, characterized in that the exhaust gas temperature increasing and / or mass flow reducing measures include an EGR change and / or a throttling of the fresh air quantity by up to 70% and / or a boost pressure reduction up to the pure suction operation.
51. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur vor dem NOx-Speicherkatalysator (24) durch die abgastemperatursteigemden Maßnahmen auf einen Wert von mehr als 190 °C erhöht wird.51. The method according to claim 49 or 50, characterized in that the exhaust gas temperature upstream of the NO x storage catalyst (24) is increased to a value of more than 190 ° C by the exhaust gas temperature-increasing measures.
52. Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen Brennkraftmaschine (10) mit einem nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator (24) durch52. Method for reducing nitrogen oxide in the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine (10) with a downstream NO x storage catalytic converter (24)
■ Steuerung der NOx-Regeneration des NOx-Speicherkatalysators (24) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 47 und Begünstigung der NOx-Einlagerung nach zumindest einem der Ansprüche 49 51. Control of the NO x regeneration of the NO x storage catalytic converter (24) according to at least one of claims 1 - 47 and Favoring the NO x storage according to at least one of claims 49 51.
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